JP5817928B2 - Elastic wave device - Google Patents
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Description
本発明は、伝搬する弾性波の波長以下の厚みを有する圧電基板を利用した弾性波装置に関する。 The present invention relates to an acoustic wave device using a piezoelectric substrate having a thickness equal to or less than the wavelength of propagating elastic waves.
ラム波などの板波を利用した弾性波装置が種々提案されている。すなわち、小さな厚みの圧電基板上にIDT電極を設けることにより、板波を利用して様々な弾性波特性が得られる。例えば、下記の特許文献1には、A1モードを利用して、音速10000m/秒以上の高音速の弾性波特性が得られている。
Various elastic wave devices using plate waves such as Lamb waves have been proposed. That is, by providing an IDT electrode on a piezoelectric substrate having a small thickness, various elastic wave characteristics can be obtained using plate waves. For example, in
また、下記の特許文献2では、板波のSHモードを利用した弾性波装置が開示されている。特許文献2では、SHモードを利用することにより、広帯域の特性を得ることができるとされている。
In
しかしながら、従来の板波を利用した弾性波装置では、圧電基板厚みや電極膜厚の変化により特性が大きく変化するという問題があった。より具体的には、圧電基板厚みや電極膜厚が変化すると、電気機械結合係数すなわち帯域幅、音速及びストップバンドが大きく変化しがちであった。すなわち、所望とする特性の弾性波装置を安定に製造することが困難であった。 However, the conventional acoustic wave device using a plate wave has a problem that the characteristics greatly change due to changes in the thickness of the piezoelectric substrate and the electrode film thickness. More specifically, when the thickness of the piezoelectric substrate or the electrode film thickness is changed, the electromechanical coupling coefficient, that is, the bandwidth, the sound speed, and the stop band tend to change greatly. That is, it is difficult to stably manufacture an elastic wave device having desired characteristics.
また、広帯域を得るには、IDT電極におけるデューティーや電極膜厚を小さくする必要がある。この場合、GHz帯などの高周波では、電極の抵抗損失の影響が大きくなる。従って、共振子を構成した場合には共振抵抗が大きくなり、フィルタを構成した場合には損失が大きくなるという問題もあった。 Further, in order to obtain a wide band, it is necessary to reduce the duty and electrode film thickness in the IDT electrode. In this case, the influence of the resistance loss of the electrode becomes large at a high frequency such as the GHz band. Therefore, there is a problem that the resonance resistance increases when the resonator is configured, and the loss increases when the filter is configured.
本発明の目的は、圧電基板厚みや電極膜厚による特性の変化が生じ難い弾性波装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an elastic wave device in which a change in characteristics due to a piezoelectric substrate thickness or an electrode film thickness hardly occurs.
本発明に係る弾性波装置は、伝搬する弾性波の波長以下の厚みを有する圧電基板と、IDT電極とを備える。圧電基板を貫通するように上記IDT電極が設けられている。 An elastic wave device according to the present invention includes a piezoelectric substrate having a thickness equal to or less than the wavelength of propagating elastic waves, and an IDT electrode. The IDT electrode is provided so as to penetrate the piezoelectric substrate.
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、圧電基板がLiNbO3からなる。この場合には、比帯域を大きくすることができる。In a specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the piezoelectric substrate is made of LiNbO 3 . In this case, the specific bandwidth can be increased.
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、LiNbO3のオイラー角のθが、100°〜140°の範囲にある。この場合には、板波としてのSH波の比帯域をより一層大きくすることができる。In another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the Euler angle θ of LiNbO 3 is in the range of 100 ° to 140 °. In this case, the specific band of the SH wave as a plate wave can be further increased.
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、IDT電極のデューティーが0.5以下である。この場合には、板波としてのSH波の比帯域をより一層大きくすることができる。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the duty of the IDT electrode is 0.5 or less. In this case, the specific band of the SH wave as a plate wave can be further increased.
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、IDT電極が、Al、Cu、W、Au、Pt、Ta、Mo及びNiからなる群から選択された1種の金属を主体とする。これらの金属は、電気抵抗が低いため、弾性波装置の共振抵抗や損失を低減することができる。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the IDT electrode is mainly composed of one kind of metal selected from the group consisting of Al, Cu, W, Au, Pt, Ta, Mo, and Ni. . Since these metals have low electric resistance, the resonance resistance and loss of the acoustic wave device can be reduced.
本発明に係る弾性波装置では、IDT電極が圧電基板を貫通するように設けられている。従って、圧電基板及び電極厚みを変化させたとしても、比帯域や音速の変化が著しく小さい。よって、所望とする特性の弾性波装置を容易に製造することができる。 In the acoustic wave device according to the present invention, the IDT electrode is provided so as to penetrate the piezoelectric substrate. Therefore, even if the piezoelectric substrate and the electrode thickness are changed, the change in the ratio band and the sound speed is extremely small. Therefore, an elastic wave device having desired characteristics can be easily manufactured.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
弾性波装置1は、支持基板2を有する。支持基板2は、ベース基板3と、ベース基板3上に設けられた接着剤層4と、接着剤層4上に積層された支持層5とを有する。支持層5の上面は、凹部5aを有する。この凹部5aに臨むように、支持基板2上に圧電基板6が積層されている。圧電基板6は、上面から下面に貫く複数の貫通口6aを有する。貫通口6a内に金属材料が充填されてIDT電極7が形成されている。すなわち、IDT電極7の厚みは、圧電基板6の厚みと等しくされている。
The
圧電基板6を構成する材料については、板波を励振し得る適宜の圧電材料を用いることができる。このような圧電材料としては、LiNbO3、LiTaO3、水晶などを用いることができる。本実施形態では、圧電基板6はLiNbO3からなる。また、本発明においては、圧電基板6は、圧電薄板や成膜によって得られる圧電薄膜であってもよい。As a material constituting the
IDT電極7は、適宜の金属材料からなる。もっとも、好ましくは、Al、Cu、W、Au、Pt、Ta、Mo及びNiからなる群から選択された1種の金属が用いられる。あるいは、これらの金属の積層体であってもよい。これらの金属は電気抵抗が小さい。従って、弾性波装置1の低損失化を図ることができる。
The
弾性波装置1では、上記IDT電極7が圧電基板6を貫通するように設けられているため、IDT電極7を励振することにより、板波を励振することができる。後述するように、本実施形態の弾性波装置1では、IDT電極7が圧電基板6を貫通するように設けられているため、電極膜厚の変動による比帯域、音速及びストップバンドなどの特性が変動し難い。なお、本実施形態では、IDT電極7の膜厚hと、圧電基板6の膜厚dとはほぼ等しい。
In the
上記圧電基板6のIDT電極7が形成されている部分が圧電振動部を構成している。この圧電振動部は、支持基板2に対して音響的に分離されている。より具体的には、前述した凹部5aが形成されているため、圧電振動部は支持基板2から浮かされている。
A portion of the
本実施形態の弾性波装置1を以下の要領で作成し、上記IDT電極7の膜厚h、圧電基板6の膜厚dを種々変化させ、弾性波装置1の特性を評価した。
The
なお、以下において、IDT電極7の膜厚hとは、波長λで規格化した規格化膜厚h/λとする。同様に、圧電基板6の膜厚dについても波長λで規格化してなる規格化膜厚d/λとする。なお、図2以下では、d/λ及びh/λは百分率で示した。
In the following, the film thickness h of the
以下の実験例において用意した弾性波装置1では、1ポート型の板波を利用した弾性波共振子を構成した。比帯域とは、1ポート型弾性波共振子における共振周波数と***振周波数との間の周波数域を共振周波数で規格化した値をいうものとする。周知のように、比帯域は電気機械結合係数と相関しており、比帯域が大きいことは電気機械結合係数が大きいことを意味する。
In the
また、以下における音速とは、1ポート型弾性波共振子の共振周波数に相当する位相速度(m/秒)をいうものとする。 In addition, the sound velocity in the following refers to the phase velocity (m / sec) corresponding to the resonance frequency of the 1-port elastic wave resonator.
また、ストップバンドとは、1ポート型弾性波共振子の電極指が形成するストップバンドをいうものとする。周知のように、ストップバンドは電極指1本当たりの反射係数と相関しており、ストップバンドが大きいほど反射係数が大きいことを意味する。 The stop band is a stop band formed by the electrode fingers of the 1-port elastic wave resonator. As is well known, the stop band correlates with the reflection coefficient per electrode finger, and the larger the stop band, the larger the reflection coefficient.
弾性波装置1として、オイラー角が(0°,120°,0°)のLiNbO3を用いた。IDT電極7を構成する材料としては、Alを用いた。IDT電極7の電極指の対数は50対とした。As the
上記弾性波装置1において、圧電基板6の厚みd/λ=IDT電極7の膜厚h/λを種々変化させ、かつIDT電極7のデューティーを変化させ、複数種の弾性波装置1を作製した。図2〜図4は、上記のようにして用意した複数の弾性波装置における圧電基板6の膜厚d/λ及びIDT電極7の膜厚h/λと、デューティーと、比帯域、音速、及びストップバンドとの関係を示す各図である。
In the
図2〜図4から明らかなようにAlからなるIDT電極7を用いた場合、デューティーの如何にかかわらず圧電基板6の膜厚d/λ及びIDT電極7の膜厚h/λを50%以下の範囲で変化させたとしても、比帯域、音速及びストップバンドがほとんど変化しないことがわかる。
As apparent from FIGS. 2 to 4, when the
なお、図2〜図4では、比帯域、音速及びストップバンドは圧電基板6の膜厚d/λ及びIDT電極7の膜厚h/λが変化しても変化していないように見える。しかしながら、実際にはわずかに変化している。図5〜図7は図2〜図4中のデューティー=0.3の場合の特性を縦軸の目盛りを拡大して示す各図である。図5〜図7から明らかなように、圧電基板6の膜厚d/λ及びIDT電極7の膜厚h/λが50%まで高まっていくと、比帯域は僅かながら減少する傾向があることがわかる。逆に、音速については、膜厚d/λ=h/λが大きくなるにつれ僅かに高くなっていくことがわかる。さらに、ストップバンドについても、d/λ=h/λが増加すると広くなっていくが、特に、d/λ=h/λが30%を超えると広くなっていくことがわかる。もっとも、d/λ=h/λが30%以下では、ストップバンドの幅がd/λ=h/λが変化してもほとんど変化しないことがわかる。
2 to 4, the specific band, sound velocity, and stop band do not appear to change even when the film thickness d / λ of the
いずれにしても、図5〜図7は、図2〜図4のデューティーが0.3の場合を拡大して示す図である。現実的には、図2〜図4に示したように、d/λ=h/λが変化したとしても、比帯域、音速及びストップバンドはほとんど変化しない。 In any case, FIGS. 5 to 7 are enlarged views showing the case where the duty of FIGS. 2 to 4 is 0.3. Actually, as shown in FIGS. 2 to 4, even if d / λ = h / λ changes, the ratio band, the sound speed, and the stop band hardly change.
よって、製造に際し、d/λ=h/λが若干ばらついたとしても、安定な特性の弾性波装置1を製造し得ることがわかる。言い換えれば、製造に際しての許容誤差を広げることができる。
Therefore, it can be understood that the
図8〜図10は比較のために用意した従来の弾性波装置の圧電基板の膜厚の変化による比帯域、音速及びストップバンドの変化を示す図である。ここでは、圧電基板上にAlからなる厚み0.06λ(6%)のIDT電極を形成した。その他の構成は上記実施形態と同様とした。 8 to 10 are diagrams showing changes in the ratio band, sound velocity, and stop band due to changes in the film thickness of the piezoelectric substrate of the conventional acoustic wave device prepared for comparison. Here, an IDT electrode made of Al and having a thickness of 0.06λ (6%) was formed on the piezoelectric substrate. Other configurations are the same as those in the above embodiment.
図8〜図10から明らかなように、圧電基板の膜厚d/λが変化すると、比帯域、音速及びストップバンドが、デューティーが0.1〜0.9のいずれの場合においても大きく変動することがわかる。 As apparent from FIGS. 8 to 10, when the film thickness d / λ of the piezoelectric substrate changes, the specific band, the sound speed, and the stop band fluctuate greatly in any case where the duty is 0.1 to 0.9. I understand that.
次に、上記実施形態の弾性波装置1におけるLiNbO3のオイラー角(φ,θ,ψ)におけるθを変化させた場合の特性の変化を検討した。図11に結果を示す。ここでは、LiNbO3のオイラー角(0°,θ,0°)におけるθを変化させた。LiNbO3の厚みd/λは10%とし、AlからなるIDT電極7の厚みh/λについても10%とした。さらに、IDT電極7のデューティーについても0.1〜0.9の間で変化させた。Next, changes in characteristics were examined when θ at the Euler angles (φ, θ, ψ) of LiNbO 3 in the
図11から明らかなように、オイラー角のθが120°付近において比帯域がもっとも大きいことがわかる。特に、オイラー角のθが90°〜150°の範囲内であれば、比帯域をより一層高め得ることがわかる。また、オイラー角のθが100°〜140°の範囲内にあり、デューティーが0.5以下であれば、比帯域を0.2以上と特に高め得ることがわかる。 As is apparent from FIG. 11, it can be seen that the ratio band is the largest when the Euler angle θ is around 120 °. In particular, when the Euler angle θ is in the range of 90 ° to 150 °, it can be seen that the specific band can be further increased. It can also be seen that if the Euler angle θ is in the range of 100 ° to 140 ° and the duty is 0.5 or less, the specific band can be particularly increased to 0.2 or more.
従って、好ましくは、オイラー角のθは(0°,±5°,90°〜150°,0°±5°)の範囲である。より好ましくは、オイラー角がこの範囲内にあり、かつデューティーが0.5以下である。 Accordingly, the Euler angle θ is preferably in the range of (0 °, ± 5 °, 90 ° to 150 °, 0 ° ± 5 °). More preferably, the Euler angle is within this range, and the duty is 0.5 or less.
上記のように比較例の弾性波装置の場合、圧電基板の厚みによって特性が大きく変化する。特に、圧電基板の厚みが厚くなると比帯域が狭くなる。従って、広帯域化を図るには、圧電基板の厚みを極力薄くしなければならない。しかしながら、圧電基板の厚みを薄くすると、製造過程や使用過程において破損し易くなる。従って、実用化が困難である。 As described above, in the case of the elastic wave device of the comparative example, the characteristics greatly change depending on the thickness of the piezoelectric substrate. In particular, when the thickness of the piezoelectric substrate is increased, the specific band is narrowed. Therefore, in order to increase the bandwidth, it is necessary to reduce the thickness of the piezoelectric substrate as much as possible. However, when the thickness of the piezoelectric substrate is reduced, the piezoelectric substrate is easily damaged during the manufacturing process and the use process. Therefore, practical application is difficult.
また、比較例では、圧電基板の厚みを薄くすると音速も低下する。従って、所望の周波数特性を得るには、IDT電極の電極指ピッチを狭くしなければならない。その結果、より高精度なIDT電極形成方法が要求されることになる。従って、良品率が低下したり、コストが高くつくおそれがある。加えて、電力印加時や静電気などの外部からの付加によりIDT電極が破損するおそれもある。 In the comparative example, when the thickness of the piezoelectric substrate is reduced, the speed of sound is also reduced. Therefore, in order to obtain a desired frequency characteristic, the electrode finger pitch of the IDT electrode must be narrowed. As a result, a more accurate IDT electrode forming method is required. Therefore, there is a possibility that the yield rate is reduced and the cost is high. In addition, the IDT electrode may be damaged when power is applied or externally applied such as static electricity.
これに対して、上記実施形態では、圧電基板6の厚みd/λ及びIDT電極7の厚みh/λが変化したとしても、特性がほとんど変化しない。従って、製造が容易であり、高周波化も容易に果たし得る。
In contrast, in the above embodiment, even if the thickness d / λ of the
なお、比較例の弾性波装置では、上記圧電基板の膜厚だけでなく、IDT電極の膜厚の変化によっても特性は大きく変化する。このことは従来より知られているが、特に、電極膜厚が厚くなるほど、板波の音速は低下する傾向がある。また、電極膜厚が大きくなるほど、電極指の抵抗損失は小さくなる。従って、共振特性は良好になるが、音速が低下するため、波長自体が小さくなる。従って、比較例では、電極の規格化膜厚h/λを大きくしたとしても、実際に電極膜厚や電極幅が大きくならない。従って、特性を向上させ難い。加えて、音速が低下すると、前述したように、製造コストが高くつく。また、静電気などの外部からの付加に弱くなるという問題もある。 In the elastic wave device of the comparative example, the characteristics greatly change not only by the film thickness of the piezoelectric substrate but also by the film thickness change of the IDT electrode. This has been known conventionally, but in particular, the sound speed of the plate wave tends to decrease as the electrode film thickness increases. In addition, the resistance loss of the electrode fingers decreases as the electrode film thickness increases. Accordingly, the resonance characteristics are improved, but the sound speed is lowered, and therefore the wavelength itself is reduced. Therefore, in the comparative example, even if the normalized film thickness h / λ of the electrode is increased, the electrode film thickness and the electrode width are not actually increased. Therefore, it is difficult to improve the characteristics. In addition, if the speed of sound decreases, as described above, the manufacturing cost increases. In addition, there is a problem that it becomes weak against external addition such as static electricity.
上記実施形態では、IDT電極7がAlで構成されていた。本発明では、IDT電極7は前述したように種々の金属材料で構成することができる。次に、電極材料がAl以外の金属からなる場合であっても、上記実施形態と同様に、圧電基板6の膜厚d/λ及びIDT電極7の膜厚h/λの変化による特性の変化が少ないことを示す。
In the above embodiment, the
[IDT電極7がCuからなる場合]
IDT電極7をCuで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図12及び図13は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をCuで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図12及び図13から明らかなように、IDT電極がCuの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As is apparent from FIGS. 12 and 13, even when the IDT electrode is Cu, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
図14は、LiNbO3のオイラー角のθを変化させ、d/λ=h/λ=0.1λ(10%)とした場合のθと比帯域との関係を示す図である。図14から明らかなように、IDT電極7がCuからなる場合においても、図11の場合と同様に、オイラー角のθを100°〜140°の範囲内とすることにより、比帯域を効果的に高め得ることがわかる。また、θがこの範囲内であり、かつデューティーを0.5以下とすれば、比帯域を0.2以上とし得ることもわかる。FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between θ and the ratio band when the Euler angle θ of LiNbO 3 is changed to d / λ = h / λ = 0.1λ (10%). As is apparent from FIG. 14, even when the
[IDT電極7がWからなる場合]
IDT電極7をWで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図15及び図16は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をWで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図15及び図16から明らかなように、IDT電極がWの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As is apparent from FIGS. 15 and 16, even when the IDT electrode is W, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
図17は、LiNbO3のオイラー角のθを変化させ、d/λ=h/λ=0.1λとした場合のθと比帯域との関係を示す図である。図17から明らかなように、IDT電極7がWからなる場合においても、図11の場合と同様に、オイラー角のθを90°〜150°の範囲内とすることにより、比帯域を効果的に高め得ることがわかる。また、θがこの範囲内であり、かつデューティーを0.5以下とすれば、比帯域を0.2以上とし得ることもわかる。FIG. 17 is a diagram showing the relationship between θ and the ratio band when the Euler angle θ of LiNbO 3 is changed to satisfy d / λ = h / λ = 0.1λ. As is apparent from FIG. 17, even when the
[IDT電極7がTaからなる場合]
IDT電極7をTaで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図18及び図19は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をTaで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図18及び図19から明らかなように、IDT電極がTaの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As apparent from FIGS. 18 and 19, even when the IDT electrode is Ta, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
図20は、LiNbO3のオイラー角のθを変化させ、d/λ=h/λ=10%(0.1λ)とした場合のθと比帯域との関係を示す図である。図20から明らかなように、IDT電極7がTaからなる場合においても、図11の場合と同様に、オイラー角のθを100°〜140°の範囲内とすることにより、比帯域を効果的に高め得ることがわかる。また、θがこの範囲内であり、かつデューティーを0.5以下とすれば、比帯域を0.2以上とし得ることもわかる。FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between θ and the ratio band when the Euler angle θ of LiNbO 3 is changed to d / λ = h / λ = 10% (0.1λ). As is apparent from FIG. 20, even when the
[IDT電極7がMoからなる場合]
IDT電極7をMoで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図21及び図22は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をMoで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図21及び図22から明らかなように、IDT電極がMoの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As is apparent from FIGS. 21 and 22, even when the IDT electrode is Mo, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
図23は、LiNbO3のオイラー角のθを変化させ、d/λ=h/λ=10%(0.1λ)とした場合のθと比帯域との関係を示す図である。図23から明らかなように、IDT電極7がMoからなる場合においても、図11の場合と同様に、オイラー角のθを100°〜140°の範囲内とすることにより、比帯域を効果的に高め得ることがわかる。また、θがこの範囲内であり、かつデューティーを0.5以下とすれば、比帯域を0.2以上とし得ることもわかる。FIG. 23 is a diagram illustrating the relationship between θ and the ratio band when the Euler angle θ of LiNbO 3 is changed to d / λ = h / λ = 10% (0.1λ). As is apparent from FIG. 23, even when the
[IDT電極7がNiからなる場合]
IDT電極7をNiで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図24及び図25は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をNiで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図24及び図25から明らかなように、IDT電極がNiの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As apparent from FIGS. 24 and 25, even when the IDT electrode is Ni, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
図26は、LiNbO3のオイラー角のθを変化させ、d/λ=h/λ=10%(0.1λ)とした場合のθと比帯域との関係を示す図である。図26から明らかなように、IDT電極7がNiからなる場合においても、図11の場合と同様に、オイラー角のθを100°〜140°の範囲内とすることにより、比帯域を効果的に高め得ることがわかる。また、θがこの範囲内であり、かつデューティーを0.5以下とすれば、比帯域を0.2以上とし得ることもわかる。FIG. 26 is a diagram showing the relationship between θ and the ratio band when the Euler angle θ of LiNbO 3 is changed to d / λ = h / λ = 10% (0.1λ). As is clear from FIG. 26, even when the
[IDT電極7がAuからなる場合]
IDT電極7をAuで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図27及び図28は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をAuで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図27及び図28から明らかなように、IDT電極がAuの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As is apparent from FIGS. 27 and 28, even when the IDT electrode is Au, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
[IDT電極7がPtからなる場合]
IDT電極7をPtで形成した。その他の点は上記実施形態と同様とした。図29及び図30は、上記実施形態と同様にして、但し、IDT電極7をPtで形成した場合の圧電基板6の膜厚d/λ=電極膜厚h/λと、デューティーと、比帯域及び音速の関係をそれぞれ示す図である。[When
The
図29及び図30から明らかなように、IDT電極がPtの場合にも、圧電基板6の膜厚d/λ及び電極膜厚h/λが変化したとしても、比帯域及び音速がほとんど変化していないことがわかる。
As apparent from FIGS. 29 and 30, even when the IDT electrode is Pt, even if the film thickness d / λ and the electrode film thickness h / λ of the
なお、上記実施形態においては、d/λ=h/λ、すなわち圧電基板の膜厚と電極膜厚が同じである場合について検討したが、本発明はこれに限るものではない。図34は、IDT電極7が圧電基板6よりも上方に突出している構造を示す。図35は、デューティーが0.1〜0.5の場合に、図34の突出量ΔT(%)と、比帯域(%)との関係を示す。図35から明らかなように、突出量ΔTが小さい場合、d/λ=h/λの場合と同様に、比帯域はさほど変化しないことがわかる。
In the above embodiment, the case where d / λ = h / λ, that is, the case where the film thickness of the piezoelectric substrate and the electrode film thickness are the same has been studied, but the present invention is not limited to this. FIG. 34 shows a structure in which the
また、図36は、IDT電極7の厚みh/λが、圧電基板6の厚みd/λよりも小さい構造を示す。図37は、図36の構造において、デューティーが0.1〜0.5の範囲にあり、かつd/λが10%の場合に、h/λが変化した場合の比帯域の変化を示す図である。図37から明らかなように、IDT電極7の厚みh/λが圧電基板6の厚みd/λよりも若干薄くなったとしても、比帯域の幅はさほど変化しないことがわかる。図35及び図37から明らかなように、圧電基板6の膜厚とIDT電極7の膜厚は必ずしも同一である必要はない。
FIG. 36 shows a structure in which the thickness h / λ of the
(製造方法)
弾性波装置1の製造方法は特に限定されないが、上記凹部5aを有する構造を形成するには、図31〜図33に示す製造方法を好適に用いることができる。(Production method)
Although the manufacturing method of the
まず、図31(a)に示すように、LiNbO3基板6Aの下面に犠牲層11を形成する。犠牲層11は、ZnOなどのエッチングにより除去し得る適宜の材料で形成することができる。First, as shown in FIG. 31A, the
次に、図31(b)に示すように、犠牲層11を覆うように支持層5を形成する。支持層5としては、酸化ケイ素などの適宜の酸化膜を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 31B, the
次に、図31(c)に示すように、支持層5の下面に接着剤層4を介してベース基板3を接合する。なお、接着剤層4を用いずに、支持層5にベース基板3を直接接合してもよい。ベース基板3は、Siなどの適宜の絶縁性材料により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 31C, the
次に、図32(a)に示すように、LiNbO3基板6Aを研磨し、圧電基板6とする。しかる後、図32(b)に示すように、圧電基板6上にレジストを形成したのち、パターニングする。このようにして、レジストパターン12を形成する。レジストパターン12は、IDT電極が形成される部分に相当する部分が開口部12aとされている。Next, as shown in FIG. 32A, the LiNbO 3 substrate 6A is polished to form the
次に、図32(c)に示すように、エッチングにより圧電基板6をパターニングする。このようにして、貫通口6aを形成する。
Next, as shown in FIG. 32C, the
しかる後、図33(a)に示すように、残存しているレジストパターン12を除去する。次に、図33(b)に示すように、金属をスパッタリングなどにより成膜する。このようにして金属膜7Aを形成する。しかる後、CMPなどの研磨方法により研磨し、圧電基板6の上面と、IDT電極7の上面が面一となるように加工する。このようにして、図33(c)に示す構造が得られる。しかる後、上記犠牲層11をエッチングにより除去する。上記のようにして、図1に示す弾性波装置1を得ることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 33A, the remaining resist
なお、弾性波装置1の製造方法は、上記製造方法に限定されるものではない。また、圧電基板を支持基板から音響的に分離する構造についても、上記構造に限定されるものではない。
In addition, the manufacturing method of the
また、上記実施形態では、1ポート型弾性波共振子につき説明したが、本発明は、1ポート型弾性波共振子に限らず、板波を利用した様々な弾性波共振子や弾性波フィルタに適用することができる。 In the above embodiment, the description has been given of the 1-port type acoustic wave resonator. However, the present invention is not limited to the 1-port type acoustic wave resonator, but various elastic wave resonators and acoustic wave filters using plate waves are used. Can be applied.
1…弾性波装置
2…支持基板
3…ベース基板
4…接着剤層
5…支持層
5a…凹部
6…圧電基板
6A…LiNbO3基板
6a…貫通口
7…IDT電極
7A…金属膜
11…犠牲層
12…レジストパターン
12a…開口部DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記圧電基板を貫通するように設けられているIDT電極を備える、弾性波装置。 Of Euler angles θ is, a piezoelectric substrate having a thickness of less than the wavelength of the acoustic wave consists of LiNbO 3, and propagates in the range of 100 ° to 140 °,
An elastic wave device comprising an IDT electrode provided so as to penetrate the piezoelectric substrate.
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